Für die Heizkörperauslegung: VDI 6030

Zweck, Behaglichkeit und Heizlast

Die VDI 6030 „Planung und Bemessung von Raumheiz- und Kühlflächen“ nennt Faktoren für die Auslegung von Heizkörpern, die ein Stück weit über die Normheizlast an sich hinausgehen. In der Modernisierung ist sie beim Heizkörpertausch ein gutes Mittel, um die Auslegung der Heizkörper an die veränderte Gebäudestruktur anzupassen.

Die ErP-Richtlinie hat im Bereich der Heizung das Thema Energieeffizienz in den Vordergrund gerückt. Das Augenmerk liegt auf der Wärmeerzeugung. Kos­ten­optimiert, verbrauchsarm und möglichst umweltverträglich sollen Heizungsanlagen sein. ErP-Label für Wärmeerzeuger und den Anlagenverbund entscheiden seit September 2015 über die Klassifizierung. Bei aller notwendigen Bewertung darf aber ein bedeutender Faktor nicht außer Acht bleiben. Nämlich aus der Sicht der Verbraucher formuliert: Eine Heizung soll es behaglich warmmachen. Maßgeblichen Einfluss darauf, üben Wahl und Beschaffenheit der Wärmeübertragung aus.

In der Gebäudemodernisierung nehmen freie Heizflächen eine zentrale Rolle ein. Also der Austausch oder Ersatz von Guss- oder Stahlradiatoren gegen neuere Varianten in Form von Röhrenradiatoren (Bild 1) oder Flachheizkörpern.

Dem Begriff der Behaglichkeit wurden erst in der jüngeren Zeit entsprechende technische Richtwerte zugeordnet. Auf einen Raum bezogen beschreiben ihn im Wesentlichen vier Faktoren:

1. die Raumtemperatur;

2. die Oberflächentemperatur der Rauminnenflächen, also Wände, Fenster, Decke und Boden;

3. die Luftfeuchte und

4. die Luftbewegung.

In die Betrachtung mit einbezogen wird zudem immer häufiger die Aktivität der Personen, die sich im Raum aufhalten. Allerdings handelt es sich bei der Behaglichkeit letztlich um ein subjektives Empfinden. Deshalb gibt es für die genannten Punkte auch keine Fixpunkte, sondern Wertebereiche.

Raum- und Oberflächentemperatur können in einem Diagramm zusammengelegt werden (Bild 2). An der thermischen Behaglichkeitszone lässt sich ablesen, unter welchen Temperaturbedingungen ein Mensch den Raum als behaglich warm empfindet. Der Mittelwert zwischen Raum- und Oberflächentemperatur steht dabei für die Empfindungstemperatur. Sie sollte in der Regel zwischen 18 und 20 °C liegen. Die Oberflächentemperatur der Innenwände übt einen großen Einfluss aus und sollte nicht mehr als 3 K unter der Raumtemperatur liegen.

Hohe thermische Behaglichkeit erzielen

Im Zuge einer energetischen Sanierung ist der Heizkörpertausch eine notwendige Voraussetzung, die veränderten Bedingungen und Vorschriften zu berücksichtigen. Für die Heizkörperauswahl und deren Größe nach VDI 6030 ist nicht nur die Spreizung zwischen Vor- und Rücklauftemperatur ausschlaggebend, sondern auch die Abstimmung der Heizkörper auf vorhandene Fensterbreiten und Brüstungshöhen, um gegebenenfalls eine Strahlungskompensation der Fens­ter­ober­flä­chen zu erreichen. Behaglichkeitsdefizite durch kalte Außenwandflächen sollen durch die Strahlungslieferung des Heizkörpers kompensiert werden. Eine dazu notwendige Übertemperatur der Heizkörper beeinflusst die Strahlungsbilanz positiv. 

Anforderungszonen

Die VDI 6030 nennt zudem Anforderungszonen. Nicht der Gesamtraum eines Zimmers wird als Beheizungsziel angesehen, sondern eine Zone, in denen sich Personen aufhalten. In diesem Bereich sollen die Anforderungen erfüllt werden – auch hinsichtlich der Behaglichkeit. Und zwar so, dass keine Defizite auftreten. 

Größe und Lage der freien Raumheizflächen sind dementsprechend angepasst auszulegen.

Stufenlösung zur Behaglichkeit

Hinsichtlich des zu erreichenden Grades der thermischen Behaglichkeit wird von drei Anforderungsstufen (Bild 3) gesprochen.

In Anforderungsstufe 1 genügt es, wenn die Normheizlast gedeckt ist.

Bei Anforderungsstufe 2 muss zusätzlich ein Teil der Behaglichkeitsdefizite beseitigt werden. Das kann z. B. das Strahlungsdefizit kühlerer Außenwände sein. Dann sollte der Heizkörper vor derselben Ebene angeordnet sein wie die kalte Umfassungsfläche. Das führt zu einer Strahlungskompensation.

Weiter empfiehlt Anforderungsstufe 2, einen genaueren Blick auf den Heizkörper an sich zu werfen. Unter der Vorgabe, dass Strahlungsleistung und Behaglichkeitseffekt gleich bleiben, ist laut VDI zu überdenken, ob niedrigere Systemtemperaturen erreicht werden können.

Für die praktische Umsetzung bedeutet das: Baulänge bzw. Bauhöhe der Heizfläche auf Alternativen hin zu prüfen. In der Folge kann unter diesen Bedingungen die Vorlauftemperatur des Heizungswassers deswegen meist niedriger ausfallen als in Stufe 1, es ergibt sich eine Aufheizreserve. Diese Reserveleistung ist in der Regelungstechnik zu berücksichtigen.

Zu schnelleren Aufheizzwecken kann somit die Vorlauftemperatur und/oder der Volumenstrom für eine begrenzte Zeit angehoben werden.

Anforderungsstufe 3 beinhaltet letztlich alle Maßnahmen, die etwaige Behaglichkeitsdefizite beseitigen.

Pflichtenheft

Die VDI 6030 fordert ein Pflichtenheft ein. Das hat den Vorteil, dass Planungsvarianten und Angebote verglichen werden können.

Außerdem lassen sich nach Errichtung der Heizungsanlage die Vollständigkeit und die Erfüllung der Funktionen überprüfen. Denn das ist für Endkunden immer noch der bestimmende Faktor hinsichtlich ihrer Zufriedenheit, unabhängig von ErP-Richtlinie und Energieeffizienzlabel.

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